Energetska sigurnost postala je ključna globalna tema, posebno zbog geopolitičkih promjena koje naglašavaju potrebu za samodostatnošću korištenjem obnovljivih izvora energije. Hrvatska, s bogatim prirodnim resursima, suočava se s prilikom da poveća udjel OIE u ukupnoj potrošnji, koja trenutno iznosi oko 17 TWh godišnje, prema podacima iz 2022. . Cilj je ne samo smanjenje ovisnosti o uvozu, već i postizanje ugljično neutralne budućnosti, što zahtijeva značajna ulaganja u infrastrukturu. Tijekom vikenda pada potrošnja ukupne električne energije dok kod sunčanih dana dolazi do pojave veće proizvodnje električne energije od potražnje pri čemu dolazi do generiranje negativnih cijena električne energije koja se usmjerava iz OIE elektrana u javnu mrežu. Između OIE elektrana i javne elektro-energetske mreže potrebno je postaviti sustave akumulacije energije u obliku velikih baterijskih sustava koji će puštati stalnu električnu snagu u javnu mrežu.

Geotermalna energija
Hrvatska ima 12 eksploatacijskih polja i 25 istražnih područja za geotermalnu energiju, uglavnom u Panonskoj nizini, gdje je geotermalni gradijent 60% viši od europskog prosjeka (0,03 °C/m), posebno u područjima s gradijentom od 0,04 do 0,07 °C/m. Prema Hrvatskoj agenciji za ugljikovodike, potencijal za izgradnju geotermalnih elektrana procjenjuje se na oko 1 GW električne snage, što bi, uz kapacitetni faktor od 80%, moglo proizvesti oko 7 TWh godišnje. Trenutno je iskorištenost samo 1%, s jednom elektranom Velika Ciglena od 10 MW neto snage, iako može generirati do 17 MW. Istraživanja pokazuju da bi geotermalna energija mogla pokriti značajan dio potrošnje, posebno za grijanje i poljoprivredu, no visoki početni troškovi bušenja (7–10 godina za povrat investicije) i regulatorni izazovi otežavaju razvoj.

Solarna energija
Hrvatska ima visoko zračenje sunca, prosječno 3,4–5,2 kWh/m² dnevno, što je među najvišima u Europi. Potencijal se procjenjuje na 6,8 do 7 GW, od čega 5,3 GW za velike solarne elektrane i 1,5 GW za krovne sustave. Uz kapacitetni faktor od 16%, 7 GW elektrana bi moglo proizvesti oko 9,8 TWh godišnje električne energije. Do 2025. instalirana snaga solarnih elektrana dosegla je 1 GW, što je značajan skok s 305,8 MW u prvoj polovici 2023., no još uvijek ispod mogućeg potencijala. Visoka sunčeva radijacija čini Hrvatsku idealnom za solarnu energiju, no ograničenja u mreži usporavaju daljnji razvoj.

Energija vjetra
Energija vjetra ima značajan potencijal, posebno duž jadranske obale, s trenutnom instaliranom snagom od oko 1 GW. Planovi predviđaju povećanje na 3,2 GW do sredine 2020-ih, što bi, uz kapacitetni faktor od 22%, moglo proizvesti oko 6,2 TWh godišnje. Studije EBRD-a pokazuju offshore potencijal do 25 GW, posebno u sjevernom dijelu Jadrana, no razvoj je još u početku. Istraživanja pokazuju da su područja duž obale pogodna za vjetroelektrane, s potencijalom od 500 do 8100 kWh/m² godišnje na 50 m visine.

Usporedba potencijala proizvodnje i povezivanja na mrežu
Ukupni potencijal OIE (geotermalna energija 7 TWh, solarna energija 9,8 TWh, energija vjetra 6,2 TWh) iznosi oko 23 TWh godišnje, što značajno premašuje trenutnu potrošnju od 17 TWh Republike Hrvatske. Međutim, povezivanje novih elektrana otežava zastarjela elektro-energetska mreža. Trenutno je na čekanju 45 projekata ukupne snage 2.500 MW zbog ograničenja mreže da primi na sebe nove elektrane, prema podacima HERA-e. Vlada planira ulaganje od 1,4 milijarde dolara u modernizaciju mreže kako bi do 2030. povezala najmanje 2.500 MW, no NECP zahtijeva 4.800 MW do 2033., uz procjenjenu potrebu od 2,3 milijarde eura, što još nije osigurano proračunom.

Analiza stanja elektro-energetske mreže
Hrvatska elektro-energetska mreža sastoji se od dalekovoda na razinama 400 kV, 220 kV i 110 kV, s ukupno 1.247 km 400 kV dalekovoda, 1.210 km 220 kV dalekovoda i 5.013 km 110 kV dalekovoda Međutim, preko 50% infrastrukture prekoračilo je radni vijek, što čini glavnu prepreku za povezivanje novih OIE projekata. Sjevero-južna osnovna mreža posebno je zastarjela, a izgradnja novih kapaciteta očekuje se tek nakon 2035., što odgađa velike investicije u nove elektrane. Planovi modernizacije uključuju ulaganja od 100 milijuna eura iz Nacionalnog plana oporavka i otpornosti za razdoblje 2021.–2026., no stručnjaci upozoravaju na nedostatak osiguranih sredstava za potrebnih 2,3 milijarde eura do 2033.

Potencijal i troškovi tehnologija za skladištenje energije
Pregled potencijalnih tehnologija za akumuliranje električne energije u kemijsku energiju, s naglaskom na njihove troškove i primjenjivost u kontekstu Hrvatske, gdje zastarjelost elektroenergetske mreže otežava povezivanje novih izvora. Analiza uključuje proizvodnju vodika (H2) pomoću zelene električne energije, proizvodnju metana (CH4), skladištenje energije u velikim baterijskim sustavima (BESS) i klasičnim reverzibilnim hidroelektranama, te rangiranje prema potrebnim investicijama.

Analiza se temelji na dostupnim podacima iz recentnih studija i izvještaja, s ciljem pružanja usporedbe kapitalnih troškova po kWh kapaciteta pohrane, uz pretpostavku standardnog trajanja od 10 sati za usporedbu. Troškovi uključuju opremu, instalaciju i potrebnu infrastrukturu, uzimajući u obzir efikasnost pretvorbe i specifične karakteristike svake tehnologije.

1. Proizvodnja i skladištenje vodika
Proizvodnja vodika koristi elektrolizu za pretvaranje električne energije u vodik, koji se može pohraniti u raznim oblicima, poput komprimiranog plina, tekućine ili u podzemnim špiljama. Vodik se kasnije može pretvoriti natrag u električnu energiju pomoću gorivih članaka ili plinskih turbina.
* Proces: Elektroliza vode koristi zeleni električni potencijal, poput solarne ili vjetrene energije, za proizvodnju vodika. Pohrana može biti u visokotlačnim spremnicima, kriogenim tankovima ili podzemnim špiljama, ovisno o skali. Pretvorba natrag u električnu energiju zahtijeva gorive članke ili turbine, s okvirnom efikasnošću od 30-60% za cijeli proces (od električne energije do električne energije).
* Potencijal u Hrvatskoj: Hrvatska ima potencijal za proizvodnju vodika koristeći višak solarne energije i energije vjetra, posebno u regijama s dobrim resursima, poput jadranske obale. Podzemna pohrana mogla bi biti iskorištena u Panonskoj nizini, gdje postoje prikladne geološke formacije.
* Troškovi: Kapitalni troškovi za elektrolizere variraju između 1.000 i 2.000 USD po kW, uz prosječnu vrijednost od 1.500 USD po kW. Pohrana vodika, posebno podzemna, može imati vrlo niske troškove, od 0,15 do 1,20 USD po kWh. Međutim, uključivanje gorivih članaka, čija cijena može biti oko 2.000-3.000 USD po kW, povećava ukupne troškove. Za sustav s 10 sati pohrane, procjena je oko 334 USD po kWh, uključujući elektrolizer, pohranu i gorivi članak.
* Prednosti: Dugotrajno skladištenje, mogućnost iskorištavanja postojeće plinske infrastrukture, niske troškove pohrane za velike kapacitete.
* Izazovi: Niska ukupna efikasnost (30-60%), visoki početni troškovi za elektrolizere i gorive članke, potreba za CO2 izvorima za neke aplikacije.

2. Proizvodnja i skladištenje metana
Proizvodnja metana uključuje stvaranje vodika elektrolizom, a zatim kombiniranje s CO2 u procesu metanacije za proizvodnju sintetskog metana, koji se može pohraniti i koristiti slično prirodnom plinu. Pretvorba natrag u električnu energiju obično se obavlja pomoću plinskih turbina ili gorivih članaka.
* Proces: Nakon elektrolize, vodik se kombinira s CO2 u metanacijskoj jedinici, često koristeći nikl kao katalizator. Metan se može pohraniti u podzemnim spremnicima ili plinskim mrežama, s efikasnošću cijelog procesa od 54-65% (od električne energije do električne energije).
* Potencijal u Hrvatskoj: Hrvatska može iskoristiti postojeću plinsku infrastrukturu za pohranu i distribuciju metana, posebno u regijama s viškom obnovljivih izvora. CO2 može dolaziti iz biomase ili industrije, što bi podržalo lokalnu proizvodnju.
* Troškovi: Troškovi uključuju elektrolizer (oko 1.500 USD po kW), metanacijsku jedinicu (procjenjeno oko 1.000 USD po kW temeljeno na sličnim tehnologijama) i pohranu, slično vodiku, oko 20 USD po kg metana (s obzirom na energijski sadržaj od 13,9 kWh/kg). Za sustav s 10 sati pohrane, procjena je oko 303 USD po kWh s plinskom turbinom (500 USD po kW) ili 503 USD po kWh s gorivim člankom.
* Prednosti: Mogućnost korištenja postojeće plinske mreže, dugotrajno skladištenje, potencijal za integraciju s industrijom.
* Izazovi: Viši troškovi u usporedbi s BESS i pumpe za pohranu vode, potreba za CO2 izvorima, niža efikasnost procesa.

3. Veliki baterijski sustavi za pohranu energije (BESS)
BESS koristi velike litij-ionske baterije za direktno skladištenje električne energije, idealne su za kratkotrajno skladištenje i stabilizaciju mreže.
* Proces: Električna energija se pohranjuje direktno u baterijama, s visokom efikasnošću od 85-95% za punjenje i pražnjenje. Primjenjiva je tehnologija BESS se za vršno obrezivanje i regulaciju frekvencije.
* Potencijal u Hrvatskoj: BESS može podržati integraciju solarne i vjetro energije, posebno u regijama s visokim udjelom obnovljivih izvora, poput otoka ili ruralnih područja.
* Troškovi: Kapitalni troškovi iznose oko 134 USD po kWh za sustav s 4 sata pohrane, projekcije za 2025. godinu, uključujući baterije i potrebnu elektroniku .
* Prednosti: Visoka efikasnost, brza reakcija, pogodnost za kratkotrajno skladištenje.
* Izazovi: Ograničeno dugotrajno skladištenje, visoki troškovi za velike kapacitete, problemi s recikliranjem baterija.

4. Klasične reverzibilne hidroelektrane
Ove elektrane pohranjuju energiju pumpanjem vode na višu visinu tijekom niske potražnje i oslobađanjem vode za generiranje električne energije tijekom visoke potražnje, često se koriste za dugotrajno skladištenje energije.
* Proces: Voda se pumpa u gornji rezervoar koristeći višak električne energije, a kasnije se oslobađa kroz turbine za generiranje električne energije, s efikasnošću od 70-85%.
* Potencijal u Hrvatskoj: Hrvatska ima ograničene lokacije za pumpe za pohranu vode, ali postojeći resursi, poput rijeka i brana, mogu se iskoristiti za povećanje kapaciteta.
* Troškovi: Kapitalni troškovi iznose oko 165 USD po kWh, temeljeni na podacima za sustave s omjerom energije prema snazi od 16 sati, uključujući brane, turbine i generatore.
* Prednosti: Veliki kapacitet pohrane, dugotrajno skladištenje, visoka efikasnost.
* Izazovi: Geografske ograničenja, visoki početni troškovi, ekološki utjecaji na vodotoke.

Usporedba i rangiranje
Sustavi su rangirani prema kapitalnim troškovima po kWh kapaciteta pohrane, uz pretpostavku standardnog trajanja od 10 sati za usporedbu, kako bi se osigurala dosljednost. Rangiranje pokazuje da su BESS i pumpe za pohranu vode ekonomičnije za kratkotrajno skladištenje, dok su vodik i metan skuplji, ali mogu biti korisni za dugotrajno skladištenje, posebno u regijama s velikim kapacitetima za pohranu i dostupnošću CO2.

* BESS = 134 USD/kWh
* Reverzibilne hidroelektrane = 165 USD/kWh
* Proizvodnja i pohrana metana (s plinskom turbinom) = 303 USD/kWh
* Proizvodnja i pohrana vodika = 334 USD/kWh
* Proizvodnja i pohrana metana (s gorivim člankom) = 503 USD/kWh

Zaključak
Za Hrvatsku, gdje je elektroenergetska mreža zastarjela, BESS i pumpe za pohranu vode čine se prikladnijima za kratkotrajno skladištenje i stabilizaciju mreže, dok vodik i metan mogu podržati dugotrajno skladištenje, posebno uz iskorištavanje postojeće plinske infrastrukture. Međutim, visoki početni troškovi za vodik i metan zahtijevaju dodatna ulaganja i regulatorne potpore za komercijalnu primjenjivost.

Republika Hrvatska ima izuzetan potencijal za OIE koji bi joj mogao osigurati energetsku neovisnost i čak pretvoriti zemlju u izvoznika čiste energije. Međutim, ostvarenje ovog potencijala ovisi o hitnim i značajnim ulaganjima u modernizaciju mreže i regulatornim reformama. Bez rješavanja ovih izazova, mnogi projekti ostaju na čekanju, a ciljevi ugljične neutralnosti do 2050. mogu biti ugroženi.